CN101724188A - 含有金属氧合物的膨胀阻燃材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种阻燃聚合物，特别是含有金属氧合物的膨胀阻燃聚合物及其制备方法。其特征在于各组份重量百分比为：树脂基体60％～70％，金属氧化物1％～5％，密胺焦磷酸盐15％～30％，季戊四醇6％～10％。制备方法是将配比好的组份在捏合中进行混炼，然后将捏合好的预混物破碎，通过挤出机挤出造粒，再经注塑机注塑成型或热压成型。本发明提高了材料阻燃效率，阻燃效果好，满足环保要求，生产成本低，无副产物生成，生产工艺简单。
Description
技术领域
本发明为一种阻燃聚合物，特别是含有金属氧合物的膨胀阻燃聚合物及其制备方法。
背景技术
目前聚合物材料在交通工具、化工设备、家用电器等方面都得到了广泛的应用，然而这些聚合物制品绝大多数易燃(LOI为17～20％)，每年因聚合物着火所造成的火灾给人民生命财产带来了巨大的损失，欧洲每年大约有5000人，美国每年有4000多人死于火灾，总损失达国民经济总产值的1％。火灾在我国也是层出不穷，仅2007年我国共发生火灾15.9万起，死亡1400多人，受伤800多人，直接财产损失9.9亿元。如今，全球各国都对聚合物材料的防火给予极大的重视，并且认识到，开发阻燃材料是防止和减少火灾的战略性措施之一。卤素阻燃剂因其用量少、阻燃效率高且适应性广，已发展成为阻燃剂市场的主流产品，但卤素阻燃剂在燃烧过程中生成大量的烟和有毒且具腐蚀性的气体，可导致单纯由火所不能引起的电路系统开关和其它金属物件的腐蚀及对环境的污染，欧盟“电子电器设备中禁用有害物质指令”(Restriction of Hazardous Substances Directive，RoHS)指令明确指出，2006年7月1日以后投放欧盟市场的电气类产品不得含有多溴联苯等有害的卤系阻燃剂。因此，开发无机阻燃剂取代卤素阻燃剂已成为世界阻燃领域的趋势，无机阻燃剂(Al(OH)3、Mg(OH)2等)虽来源丰富，无卤无毒，但其阻燃效果较差，添加量大，对制品的性能有一定恶化，因而开发高效、低廉、无卤、无毒的无机阻燃剂便成为当前阻燃科研的热点之一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种金属氧合物与多种无机阻燃剂复配，制备出阻燃效果好、价格低廉，环境友好型的阻燃复合材料。
本发明的解决放案是：一种含有金属氧合物的膨胀阻燃材料，其特征在于各组份重量百分比为：
树脂基体 60％～70％，
金属氧化物 1％～5％，
密胺焦磷酸盐 15％～30％，
季戊四醇 6％～10％。
本发明的机理是：蜜胺焦磷酸盐(MPP)、季戊四醇(PER)两者所形成的阻燃体系在受热时，首先酸源兼气源MPP吸热分解成聚磷酸，强脱水剂焦磷酸能使炭源PER脱水酯化形成炭化物，粘稠状的炭化物在体系中气源分解的小分子挥发物(如NH3、H2O等)的作用下膨胀，形成微孔结构的阻挡炭层，此复合阻燃剂成炭性能好，但其所形成的炭层由于气源的作用常会出现较多的开口气孔，这会加速氧气及可燃气体的扩散，减弱阻燃效果。本专利采用加入金属化合物有望解决此问题，因为加入的金属化合物一方面可以起到催化树脂交联、促进脱氢反应，形成羟基和双键，同时在酸源的作用下交联、芳烃及稠环化，最终形成致密和坚固的多孔泡沫状炭层，获得具有隔热、隔质的凝聚相阻燃效果。此外，该体系良好的燃烧成炭及密封性能对减少燃烧过程烟的排放也是非常有利的。
本发明的解决方案中金属氧化物可为氧化锌，也可为氧化铝、沸石。
本发明的解决方案中树脂基体可为高密度聚乙烯树脂或不饱和聚酯树脂。
上述含有金属氧合物的膨胀阻燃材料的制备方法是将配比好的组份在捏合机中进行混炼，然后将捏合好的预混物破碎，通过挤出机挤出造粒，再经注塑机注塑成型或热压成型。其中在混合料中加入树脂重量1～2％的固化剂，加入树脂重量5～8％的防收缩剂，加入混合料重量1～3％的增稠剂，加入混合料重量0.5～2％的内脱模剂，30～50℃捏合均匀；
本发明优点：本发明采用金属氧合物作重要原料，配以其它阻燃体系，在燃烧过程中金属氧化物一方面可以起到催化树脂交联、促进脱氢反应，形成羟基和双键，同时在酸源的作用下交联、芳烃及稠环化，最终形成致密和坚固的多孔泡沫状炭层，获得具有隔热、隔质的凝聚相阻燃效果。本发明提高了材料阻燃效率，阻燃效果好，满足环保要求，生产成本低，无副产物生成，生产工艺简单。
具体实施方式
实施例1含有金属氧合物的膨胀阻燃材料及其制备方法，将各组份按以下重量百分比配比：
树脂基体 70％，
氧化锌 3％，
密胺焦磷酸盐 20％，
季戊四醇 7％；
在上述混合料中加入树脂重量1.5％的固化剂，加入树脂重量6％的防收缩剂，加入混合料重量2％的增稠剂，加入混合料重量1％的内脱模剂，30～50℃捏合均匀，在捏合中进行混炼，然后将捏合好的预混物破碎，通过挤出机挤出造粒，再经注塑机注塑成型。本实施例实验检测燃烧现象为无熔滴，炭层膨胀明显，无坍塌；其氧指数(LOI)/％为29.0。由测试结果可知，仅添加IFR(2#)阻燃体系的基材的极限氧指数(LOI)是25.0％，加ZnO后复合材料的氧指数发生了明显的变化，复合材料阻燃效果达到最佳，说明金属氧合物对基材的阻燃起到了明显的协效阻燃作用。
实施例2含有金属氧合物的膨胀阻燃材料及其制备方法，将各组份按以下重量百分比配比：
树脂基体 70％，
氧化铝 5％，
密胺焦磷酸盐 18％，
季戊四醇 7％；
制备方法是将上述配比好的组份在捏合中进行混炼，然后将捏合好的预混物破碎，通过挤出机挤出造粒，再经热压成型。本实施例实验检测燃烧现象为无熔滴，炭层致密；其氧指数(LOI)/％为29.4。由测试结果可知，仅添加IFR(2#)阻燃体系的基材的极限氧指数(LOI)是25.0％。
实施例3含有金属氧合物的膨胀阻燃材料及其制备方法，将各组份按以下重量百分比配比：
树脂基体 70％，
沸石 5％，
密胺焦磷酸盐 18％，
季戊四醇 7％；
制备方法是将上述配比好的组份在捏合中进行混炼，然后将捏合好的预混物破碎，通过挤出机挤出造粒，再经注塑机注塑成型或热压成型。本实施例实验检测燃烧现象为无熔滴，炭层致密、坚固；其氧指数(LOI)/％为29.6。由测试结果可知，仅添加IFR(2#)阻燃体系的基材的极限氧指数(LOI)是25.0％。
Claims (6)
1.含有金属氧合物的膨胀阻燃材料，其特征在于各组份重量百分比为：
树脂基体 60％～70％，
金属氧化物 1％～5％，
密胺焦磷酸盐 15％～30％，
季戊四醇 6％～10％。
2.根据权利要求1所述的含有金属氧合物的膨胀阻燃材料，其特征在于金属氧化物为氧化锌。
3.根据权利要求1所述的含有金属氧合物的膨胀阻燃材料，其特征在于金属氧化物为氧化铝。
4.根据权利要求1所述的含有金属氧合物的膨胀阻燃材料，其特征在于金属氧化物为沸石。
5.根据权利要求1所述的含有金属氧合物的膨胀阻燃材料，其特征在于树脂基体为高密度聚乙烯树脂或不饱和聚酯树脂。
6.一种如权利要求1所述的含有金属氧合物的膨胀阻燃材料，其特征在于制备方法是将配比好的组份在捏合机中进行混炼，然后将捏合好的预混物破碎，通过挤出机挤出造粒，再经注塑机注塑成型或热压成型。
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